ANSYS在预应力钢筋混凝土结构非线性分析中的应用.pdfVIP

维普资讯 第 2O卷第 4期 华 中 科 技 大 学 学 报 (城市科学版 ) Vo1．20No．4 2003年 12月 J．0fHUST． (UrbanScienceEdition) Dec．2003 ANSYS在预应力钢筋混凝土结构 非线性分析 中的应用 张耀庭 邱继生 (1．华 中科技大学 土木工程与力学学 院，湖北 武汉 430074； 2．西安科技大学 建筑与土木工程学院．陕西 西安 710054) 摘 要 ：介绍 了ANSYS在预应力钢筋混凝土结构非线性分析 中的应用 ，对一些 问题进行 了讨论并给 出了相应 的意见和建议 ．最后对 5根体外预应力混凝 土梁进行非线性分析 ，并将 ANSYS计算值与实测值进行 比较 ，结 果表 明该方法精度较高 ，为模拟钢筋混凝土结构 的受力性能提供 了新 的方法和途径 ． 关键词 ：钢筋混凝土结构 ； 非线性分析 ； 体外预应力 中图分类号 ：TU378 文献标识码 ；A 文章编号 ：1000—5730(2003)04—0020—04 有 限元法[1．23是在连续体力学领域应用 的一 次 曲线+水平直线段及二次 曲线 +下降直线段 种数值分析方法．ANSYS[2是 由美 国 ANSYS公 等 ，此外还有在试验 中实测 的应力一应变 曲线．在 司开发 的用于微机平 台的大型有 限元分析软件． ANSYS计算 中可 以根据实际情况采用合适 的曲 其功能强大 ，已扩展 到航空 、航 天 、电子 、汽车 、土 线 ，为便于程序 收敛可采用二次 曲线 +水平直线 木工程等各领域 3【]．近年来 ，ANSYS逐步在土 段 的形式 ，其应力应变关系为 木工程 [6 中得 到应用 ．将 ANSYS应用于钢筋混 0≤e≤eo —fo[2e／eo一(e／e0)。]； (1) 凝土 结构 的分析 时 ，在 弹性及线弹性 阶段一般可 eo≤e≤ ec ： ／， (2) 取得满意 的结果 ，但考虑材料 的非线性时，结果 出 式 中，e为混凝土 的应变 ；e。为相应于棱柱体抗压 入较大．因此 ，作者探讨用 ANSYS对钢筋混凝土 强度时 的混凝土压应变 ，取 0．002；ec为混凝土 的 结构进行非线性分析的方法． 极 限压应变 ，取 0．0033；为混凝土 的应力 ；fc为 混凝土棱柱体 的抗压 强度设计值 ．其应力应变关 1 材料单元及本构 关 系的选择 系如 图 1． 结构 的非线性包括材料非线性 、几何非线性 和状态非线性．由于钢筋和混凝土都是弹塑性材 料 ，因此混凝土结构非线性分析 中最常见 的是材 料 的非线性．ANSYS中有很 多种单元类 型 ，但 只 有 Solid65能模拟混凝土 的性质 ，因此采用 8结 点 的 3D—Solid65单元可 以进 行塑性 、蠕变 、应力 刚化 、大变形和大应变 的分析．钢筋可 以采用 3D— Iink8单元来模拟． 图 1 混 凝 土本 构 关 系 混凝土是弹塑性材料 ，因此需考虑其非线形 ． 在分析计算 中，通 常把钢筋应力一应变 曲线简 当定 义 了 tb，concr及 matnum 后 ，仅 仅是定 义 了 化成双折线形式 ，因此在 ANSYS分析 中使用经 混凝土 的 w—w 破坏准则 ，混凝土在开裂和压碎 典的双线性 随动强化 (BKIN)，其包括弹性斜率和 前均为线性 的应力应变关系 ，开裂和压碎后采用